一種霧封層材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種道路養(yǎng)護領域使用的霧封層材料及其制備方法，霧封層材料包括重量份的：乳化瀝青70-97份，改性劑3-30份，防水劑0.5-10份，納米材料0.5-5份，耐磨抗滑砂250-500份；本發(fā)明的霧封層材料具有配方簡單，使用方便，粘附能力強，防水性能、抗滑及耐高溫性能優(yōu)越等特點；同時本發(fā)明的新型霧封層材料改性劑為水性高分子聚合物，并且添加納米材料，不僅可以明顯提高道路路面的抗老化性和抗水性，而且能夠對公路路面病害如滲水損害，微小裂縫、細集料松散等進行處理，從而極大地改善路面的行車環(huán)境和增加瀝青路面的強度和耐久性。
【專利說明】一種霧封層材料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及道路養(yǎng)護材料【技術領域】，具體涉及一種霧封層材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 當瀝青路面正常使用幾年后，路面開始出現輕微疲勞龜裂、損失細骨料的現象，并 且其滲水性大大提高，路面水會經過裂縫或細骨料損傷處（露骨處）進入到瀝青混合料中， 這進一步加速了路面的損壞。在這時期，路面處于基本完好時期，如果在這一時期不進行及 時處理，會導致網裂、龜裂、坑洞等路面破壞。如何對以上的這些缺陷進行處理，方法很多， 如微表處、薄罩面等，都各有優(yōu)缺點，但總結起來，在這一階段，最有效的方法是"霧封層技 術"即"FOG SEAL"，且它的費用非常的低廉。
[0003] 霧封層是在瀝青面層上噴灑一層薄薄的、高滲透性的特殊瀝青，以形成一層嚴密 的防水層將路面封閉，起到隔水防滲、保護路面的功能，最大限度地減少路面的水破壞，增 大路面集料間的粘結力，延長路面使用壽命?？捎糜谳p度到中度細料損失或松散的道路， 可更新和保護舊氧化瀝青路面，填補小型裂縫和表面空隙，加深瀝青路面的顏色，加大瀝青 路面與標線的對比度，無論是交通量小的道路還是交通量大的道路均可使用。霧封層作為 高速公路早期預防性養(yǎng)護最有效的方法，在2004年年度《第二屆全國公路科技創(chuàng)新高層論 壇》上，把它作為養(yǎng)護新技術，在全國推廣。經霧封層后，由于所用材料流動性比較大，可滲 入到骨料縫中去，可流入到裂縫中去，對路面"輸血"，從而恢復路表瀝青粘附力，填補微小 裂縫和空隙，防止路表水下滲，將路面性能維持2-3年時間，推遲造價更高的養(yǎng)護工程，提 高了道路的經濟效益。
[0004] 目前國內外已經有許多霧封層材料，如申請?zhí)枮?01110335727. 1的中國專利公 開了一種用于路面養(yǎng)護的復合封層，所述復合封層共兩層，包括砂料層以及乳化瀝青材料 層，原有路面為復合封層載體，但由于采用的砂料較粗，普通乳化瀝青粘附較差，使用一段 時間后極易被行車磨掉、帶走，使用效果差；又如申請?zhí)枮?01110212884. 3的中國專利，采 用的是粘結性較好的環(huán)氧樹脂作為改性劑，但由于沒有添加抗滑性細砂和抗水性材料，會 導致抗水性和抗滑性能下降；又如申請?zhí)枮?01210219467. 6及申請?zhí)枮?01010567413. X 的中國專利添加了瀝青再生劑，但沒有添加粘結性和抗滑性材料，均會影響路用效果。
[0005] 目前霧封層材料的研宄一直在沿著兩個方向取得進展，一方面是從材料上采用粘 附性更高的粘結料，另一方面是從工藝上改善粘結劑與砂粒之間的裹覆性能。水性材料在 路面應用是目前研宄新熱點，例如水性聚氨酯，有陰離子型、陽離子型和非離子型三種類 型，在成膜過程中水分逐漸被排除，分子之間發(fā)生交聯反應，形成網絡結構，不僅具有更好 的環(huán)保性能，而且具有硬度尚且富有彈性，粘附力強，耐油防水等優(yōu)良性能，在涂料工業(yè)應 用中已經發(fā)揮了巨大作用，若應用于霧封層技術中，將帶來很大的經濟效益和應用前景。
[0006] 綜上所述，很多材料在使用時都存在耐磨性和與路面粘附性較差的缺點，為改進 霧層封層缺點，還有很大的研宄空間。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為解決目前霧封層材料存在粘附性、抗滑性差等缺點及技術難 題，提供一種霧封層材料及其制備方法。
[0008] 本發(fā)明是通過如下技術方案來實現的：
[0009] 一種霧封層材料，由下述重量份配比的原料組成：
[0010] 改性乳化瀝青 90-120份、 納米材料 0. 5-5份、 防水劑 0. 5-10份、 耐磨抗滑砂 250-500份；
[0011] 所述的改性乳化瀝青由下述重量份配比的原料組成：
[0012] 改性劑 3-30份、
[0013] 乳化瀝青 70-97份；
[0014] 所述的乳化瀝青由瀝青：水=40-60:60-40的重量比組成。
[0015] 上述霧封層材料，所述的納米材料為納米粘土、納米碴粉和碳超細纖維中的一種； 所述的納米粘土為納米蒙脫石、橡膠納米粘土、環(huán)氧樹脂納米粘土、聚醋納米粘土中的一 種；所述的納米渣粉為納米三氧化二鋁、納米二氧化硅、納米二氧化鈦中的一種。
[0016] 所述的防水劑為水性有機硅、水性氟碳中的一種。
[0017] 所述的耐磨抗滑砂為石英砂、玄武砂、金剛砂和輝綠巖砂中的一種；所述的耐磨抗 滑砂的粒徑范圍為20-100目（0.15-0. 85mm)，優(yōu)選20-40目、30-60目、40-70目或70-100 目中的一種。
[0018] 所述的改性劑為陽離子水性聚氨酯、陰離子水性聚氨酯或非離子水性聚氨酯中的 一種；
[0019] -種霧封層材料的制備方法，包括如下步驟：
[0020] 1)按瀝青：水=40-60:60-40重量比稱好各個用量，將乳化劑加入60-80°C的水中 攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸或者氫氧化鈉，攪拌充分后測PH值，逐步加入， 逐步檢測，調整pH在1_4或10_12,將浙青加熱至130_160°C，完成后將浙青緩緩加入乳液 中進行乳化，加完后乳化持續(xù)3-20分鐘后倒出乳化瀝青；
[0021] 2)將改性劑3-30重量份、防水劑0. 5-10重量份加入乳化瀝青70-97重量份中，低 速攪拌5-20分鐘，攪拌均勻后制得固含量為30-55%的改性乳化瀝青；
[0022] 3)將納米材料0. 5-5重量份、耐磨抗滑砂250-500重量份加入到90-120重量份改 性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材料。
[0023] 一種霧封層材料的制備方法，也可以包括如下步驟：
[0024] 1)按瀝青：水=40-60:60-40重量比稱好各個用量，將乳化劑加入60-80°C的水中 攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸或者氫氧化鈉，攪拌充分后測PH值，逐步加入， 逐步檢測，調整pH在1_4或10_12,將浙青加熱至130_160°C，完成后將浙青緩緩加入乳液 中進行乳化，加完后乳化持續(xù)3-20分鐘后倒出乳化瀝青；
[0025] 2)將改性劑3-30重量份加入乳化瀝青70-97重量份中，低速攪拌5-20分鐘，攪拌 均勻后制得固含量為30-55%的改性乳化瀝青；
[0026] 3)將防水劑0. 5-10重量份、納米材料0. 5-5重量份、耐磨抗滑砂250-500重量份 加入到90-120重量份改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材料。
[0027] 本發(fā)明所述的乳化劑為陽離子快裂瀝青乳化劑、陽離子中裂瀝青乳化劑、陰離子 瀝青乳化劑非離子乳化劑中的一種或兩種，乳化劑用量為〇. 4-4%。
[0028] 本發(fā)明提供的霧封層材料，是一種粘附性、抗水性、耐磨抗滑性能均更優(yōu)越的公路 路面養(yǎng)護用的新型霧封層材料。本發(fā)明應用于霧封層技術施工后，水性高分子聚合物（如 水性聚氨酯）則增強了乳液的粘韌性，而水性防水劑（如水性有機硅）則改善了附著表面 的抗水性，將添加了這種水性材料的乳液與極細的耐磨抗滑砂（粒徑〇. 15-0. 85mm)攪拌 混合后將其噴灑、涂刷在瀝青路面上1-3遍可形成一層極薄的保護層，對瀝青路面具有一 種屏蔽保護作用，可以抵抗陽光、空氣對原路面瀝青的老化，阻止水分侵入瀝青路面而導致 的水損害，保護路面瀝青不受泄露的汽油、柴油、機油等輕質油分的軟化作用，防止雨水或 其它化學品對瀝青路面的侵蝕；另外高粘附性的粘結材料事先與高耐磨性集料（例如石英 砂）充分裹覆，保證了表面必要的抗滑性能以及它的耐久性。
[0029] 和現有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0030] 1、本發(fā)明的霧封層材料具有配方簡單，使用方便，粘附能力強，防水性能、耐磨抗 滑及耐尚溫性能優(yōu)越等特點；
[0031] 2、本發(fā)明的霧封層材料中改性劑為水性高分子材料，并且添加納米材料，不僅可 以明顯提高道路路面的抗老化性和耐久性，而且能夠對公路路面病害如滲水損害，微小裂 縫、細集料松散等進行處理，從而極大地改善路面的行車環(huán)境和增加瀝青路面的強度和耐 久性。

【具體實施方式】
[0032] 下面結合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而 更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構成任何限制。本領域技術 人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術方案的細節(jié)和形式 進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內。
[0033] 實施例1 :
[0034] -種霧封層材料及其制備方法，由以下步驟實現：
[0035] 1)按瀝青：水=40:60比例稱好各個用量，將陽離子快裂瀝青乳化劑加入60°C的 水中攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸，攪拌充分后測PH，逐步加入，逐步檢測，最 后PH為1，將瀝青加熱至130°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進行乳化，加完后乳化持續(xù) 3分鐘后倒出即得陽離子乳化瀝青；
[0036] 2)將固含量為30 %陽離子水性聚氨酯300g、固含量為70 %水性有機硅5g加入乳 化瀝青700g中，使用低速攪拌器攪拌20分鐘，攪拌均勻后制得固含量約為37 %的改性乳化 瀝青；
[0037] 3)將納米材料碳超細纖維50g、粒徑范圍30-60目的石英砂5000g，加入到上述制 備好的900g改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材料。
[0038] 實施例2 :
[0039] -種霧封層材料及其制備方法，由以下步驟實現：
[0040] 1)按瀝青：水=55 :45比例稱好各個用量，將陽離子中裂瀝青乳化劑加入65°C的 水中攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸，攪拌充分后測PH，逐步加入，逐步檢測，最 后PH為4,將瀝青加熱至160°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進行乳化，加完后乳化持續(xù) 20分鐘后倒出陽離子乳化瀝青；
[0041] 2)將陽離子水性聚氨酯30g、防水劑水性氟碳IOOg加入970g乳化瀝青中，使用低 速攪拌器攪拌5分鐘，攪拌均勻后制得固含量約為55%的改性乳化瀝青；
[0042] 3)將納米蒙脫土 50g、粒徑范圍為40-70目的輝綠巖砂2250g加入到上述制備好 的IOSOg改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材料。
[0043] 實施例3 :
[0044] -種霧封層材料及其制備方法，由以下步驟實現：
[0045] 1)按瀝青：水=50:50比例稱好各個用量，將陰離子瀝青乳化劑加入80°C的水中 攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入氫氧化鈉，攪拌充分后測PH，逐步加入，逐步檢測，最 后pH為12,將瀝青加熱至145°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進行乳化，加完后乳化持續(xù) 10分鐘后倒出乳化瀝青；
[0046] 2)將陰離子水性聚氨酯150g、防水劑水性有機硅50g加入800g陰離子乳化瀝青 中，使用低速攪拌器攪拌10分鐘，攪拌均勻后制得固含量為40%的改性乳化瀝青；
[0047] 3)將橡膠納米粘土 5g、粒徑范圍為20-40目的金剛砂3000g加入到上述制備好的 IOOOg改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材料。
[0048] 實施例4 :
[0049] -種霧封層材料及其制備方法，由以下步驟實現：
[0050] 1)按瀝青：水=45 :55比例稱好各個用量，將陽離子快裂瀝青乳化劑加入70°C的 水中攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸，攪拌充分后測PH，逐步加入，逐步檢測，最 后pH為2,將瀝青加熱至160°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進行乳化，加完后乳化持續(xù) 15分鐘后倒出陽離子乳化瀝青；
[0051] 2)將非離子水性聚氨酯200g、防水劑水性有機硅80g加入上述制備的800g乳化 瀝青中，使用低速攪拌器攪拌18分鐘，攪拌均勻后制得固含量為45%的改性乳化瀝青；
[0052] 3)將納米三氧化二鋁30g、粒徑范圍為70-100目的玄武巖砂3500g加入到上述制 備好的1200g改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材料。
[0053] 實施例5 :
[0054] -種霧封層材料及其制備方法，由以下步驟實現：
[0055] 1)按瀝青：水=60:40比例稱好各個用量，將陽離子快裂瀝青乳化劑加入80°C的 水中攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸，攪拌充分后測PH，逐步加入，逐步檢測，最 后PH為3,將瀝青加熱至145°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進行乳化，加完后乳化持續(xù) 3分鐘后倒出即得陽離子乳化瀝青；
[0056] 2)將陽離子水性聚氨酯150g加入850g乳化瀝青中，使用低速攪拌器攪拌5分鐘， 攪拌均勻后制得固含量為50%的改性乳化瀝青；
[0057] 3)將防水劑水性有機硅100g、環(huán)氧樹脂納米粘土 10g、粒徑范圍為30-60目的石英 砂2500g加入到上述步驟二制備的IOOOg改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勾，即可得到霧 封層材料。
[0058] 實施例6 :
[0059] -種霧封層材料及其制備方法，由以下步驟實現：
[0060] 1)按瀝青：水=55 :45比例稱好各個用量，將陽離子瀝青乳化劑加入65°C的水中 攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸，攪拌充分后測PH，逐步加入，逐步檢測，最后 PH為4,將瀝青加熱至160°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進行乳化，加完后乳化持續(xù)5分 鐘后倒出陽離子乳化瀝青；
[0061] 2)將陽離子水性聚氨酯80g加入920g乳化瀝青中，使用低速攪拌器攪拌10分鐘， 攪拌均勻后制得固含量約為55%的改性乳化瀝青；
[0062] 3)將防水劑水性氟碳50g、聚酯納米粘土 40g、粒徑范圍為40-70目的輝綠巖砂 4800g加入到上述制備好的IOOOg改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材 料。
[0063] 實施例7 :
[0064] -種霧封層材料及其制備方法，由以下步驟實現：
[0065] 1)按瀝青：水=40:60比例稱好各個用量，將陰離子瀝青乳化劑加入75°C的水中 攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入氫氧化鈉，攪拌充分后測PH，逐步加入，逐步檢測，最 后pH為10,將瀝青加熱至140°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進行乳化，加完后乳化持續(xù) 15分鐘后倒出乳化瀝青；
[0066] 2)將陰離子水性聚氨酯30g加入970g陰離子乳化瀝青中，使用低速攪拌器攪拌 10分鐘，攪拌均勻后制得固含量為40%的改性乳化瀝青；
[0067] 3)將防水劑水性有機硅50g、納米二氧化硅50g、粒徑范圍為20-40目的金剛砂 2500g加入到上述制備好的IOOOg改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材 料。
[0068] 實施例8 :
[0069] -種霧封層材料及其制備方法，由以下步驟實現：
[0070] 1)按瀝青：水=45 :55比例稱好各個用量，將陽離子快裂瀝青乳化劑加入50°C的 水中攪拌使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸，攪拌充分后測PH，逐步加入，逐步檢測，最 后pH為2,將瀝青加熱至130°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進行乳化，加完后乳化持續(xù) 20分鐘后倒出陽離子乳化瀝青；
[0071] 2)將非離子水性聚氨酯200g加入上述制備的SOOg乳化瀝青中，使用低速攪拌器 攪拌18分鐘，攪拌均勻后制得固含量為45%的改性乳化瀝青；
[0072] 3)將防水劑水性有機硅80g、納米二氧化鈦20g、粒徑范圍為70-100目的玄武巖砂 3500g加入到上述制備好的1200g改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材 料。
[0073] 試驗例1 :
[0074] 將實施例1、實施例8按如下施工工藝流程進行施工：
[0075] 1)清掃路面：去除塵土砂石，油污，樹葉，碎紙等雜物，保護路面標志標線和路緣 石等設施，對小裂縫等病害進行預處理；
[0076] 2)材料攪拌：將上述制備好的新型霧封層材料攪拌均勻后加入到具有均勻噴灑 功能的高壓小面積噴灑設備中，改性乳化瀝青和耐磨抗滑砂用量比例為I :2. 5-5 ;
[0077] 3)噴灑：調整高壓噴灑設備的噴嘴，按照路面預定的噴灑范圍和路線，設置灑布 量進行噴灑，改性乳化瀝青灑布量為〇. 4-lkg/m2,耐磨抗滑砂灑布量為l-5kg/m2;
[0078] 4)封閉交通養(yǎng)生，等待破乳和干燥；
[0079] 5)撤除保護，恢復標線，養(yǎng)生時間為4-12小時后即可開放交通。
[0080] 按照《T0654-2011乳化瀝青與礦料粘附性試驗》的方法檢測霧封層材料與石料 的粘附性；按照《T0971-93瀝青路面滲水系數試驗方法》測定了材料的封水性能；按照 《T0752-2011乳化瀝青稀漿封層混合料濕輪磨耗試驗》的方法對霧封層材料進行磨耗試 驗，檢測其耐磨耗性能；按照《T 0961-95手工、鋪沙法測定路面構造深度試驗方法》和《T 0964-95擺式儀測定路面抗滑值試驗方法》的方法，測定霧封層材料對路面抗滑性能的影 響。
[0081] 表1.實施例1試驗結果

【權利要求】
1. 一種霧封層材料，其特征在于，由下述重量份配比的原料組成： 改性乳化瀝青 90-120份、 納米材料 0· 5-5份、 防水劑 〇. 5-10份、 耐磨抗滑砂 250-500份； 所述的改性乳化瀝青由下述重量份配比的原料組成： 改性劑 3-30份、 乳化瀝青70-97份； 所述的乳化瀝青由瀝青：水=40:60-60:40的重量比組成。
2. 根據權利要求1所述的霧封層材料，其特征在于：所述的納米材料為納米粘土、納米 碴粉和碳超細纖維中的一種；所述的耐磨抗滑砂為石英砂、玄武砂、金剛砂和輝綠巖砂中的 一種；所述的防水劑為水性有機硅、水性氟碳中的一種；所述的改性劑為陽離子水性聚氨 酯、陰離子水性聚氨酯或非離子水性聚氨酯中的一種。
3. 根據權利要求2所述的霧封層材料，其特征在于：所述的納米粘土為納米蒙脫石、橡 膠納米粘土、環(huán)氧樹脂納米粘土、聚醋納米粘土中的一種；所述的納米澄粉為納米三氧化二 鋁、納米二氧化硅、納米二氧化鈦中的一種。
4. 根據權利要求2所述的霧封層材料，其特征在于：所述的耐磨抗滑砂的粒徑范圍為 20-100 目。
5.根據權利要求4所述的霧封層材料，其特征在于：所述的耐磨抗滑砂的粒徑范圍為 20-40目、30-60目、40-70目或70-100目中的一種。
6. -種權利要求1所述的霧封層材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 按瀝青：水= 40-60:60-40重量比稱好各個用量，將乳化劑加入60-80°C的水中攪拌 使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸或者氫氧化鈉，攪拌充分后測pH值，逐步加入，逐步 檢測，調整pH在1-4或10-12,將瀝青加熱至130-160°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進 行乳化，加完后乳化持續(xù)3-20分鐘后倒出乳化瀝青； 2) 將改性劑3-30重量份、防水劑0. 5-10重量份加入乳化瀝青70-97重量份中，低速攪 拌5-20分鐘，攪拌均勻后制得固含量為30-55%的改性乳化瀝青； 3) 將納米材料0. 5-5重量份、耐磨抗滑砂250-500重量份加入到90-120重量份改性乳 化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材料。
7. -種權利要求1所述的霧封層材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 按瀝青：水= 40-60:60-40重量比稱好各個用量，將乳化劑加入60-80°C的水中攪拌 使其充分溶解混合，向乳液中加入鹽酸或者氫氧化鈉，攪拌充分后測pH值，逐步加入，逐步 檢測，調整pH在1-4或10-12,將瀝青加熱至130-160°C，完成后將瀝青緩緩加入乳液中進 行乳化，加完后乳化持續(xù)3-20分鐘后倒出乳化瀝青； 2) 將改性劑3-30重量份加入乳化瀝青70-97重量份中，低速攪拌5-20分鐘，攪拌均勻 后制得固含量為30-55%的改性乳化瀝青； 3) 將防水劑0. 5-10重量份、納米材料0. 5-5重量份、耐磨抗滑砂250-500重量份加入 到90-120重量份改性乳化瀝青材料中，攪拌混合均勻，即可得到霧封層材料。
【文檔編號】C04B14/06GK104446163SQ201410768868
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權日:2014年12月12日
【發(fā)明者】劉宇, 侯海元, 李盈富, 胡洪龍, 杜榮耀 申請人:廣西金盟工程有限公司